量子计算技术近年来快速发展并受到广泛关注,对于很多人来说,量子是门很神秘深奥的的学术,量子计算到底是什么呢?一起来了解下。
简单来说,量子计算机就是使用量子器件制造,利用量子的叠加与纠缠特性,运行量子算法与量子软件的新型计算设备。在处理某些特定问题上相对于经典计算机具有指数级别的加速优势,为密码分析、气象预报、石油勘探、药物设计等所需的大规模计算难题提供了解决方案,并可揭示高温超导、量子霍尔效应等复杂物理机制,为先进材料制造和新能源开发等奠定科学基础。
计算机技术已经引起了经济和社会的巨大改变,其发展得益于传统量子物理的研究。晶体管是计算机的主要元件,有了量子力学理论我们才能够理解这种半导体器件的基本原理。在过去的四五十年当中,集成电路中的晶体管数量大概每一年半增长一倍,被称为摩尔(Moore)定律。然而,目前这个趋势正在放缓。在这个时候,量子物理研究有可能再一次从根本上突破瓶颈并促进计算机技术的大规模发展。
量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式,它与现有计算模式完全不同。在理解量子计算的概念时,通常将它与经典计算相比较。经典计算使用二进制的数字电子方式进行运算,而二进制总是处于0或1的确定状态。量子计算借助量子力学的叠加特性,能够实现计算状态的叠加。它不仅包含0和1,还包含0和1同时存在的叠加态。
量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态,从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力和更重要作用。因此,量子计算领域近年异常热闹,许多科研机构都已进军量子计算领域。
从可计算的问题来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题。但是从计算的效率上,由于量子力学叠加性的存在,某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机,为未来解决强人工智能的算法问题奠定了科学基础。
总之,量子计算是具有巨大潜在价值的颠覆性的科技发展方向,并且近年来在各方面都取得了快速发展,量子计算的应用在未来也许会彻底改变我们的生活。
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